연구진은 박테리오파지의 전체 유전체를 완전히 합성하고 원하는 유전자를 추가하거나 제거할 수 있는 방법을 개발했다. 이 과정은 자연에 존재하는 두 파지와 동일한 화학적 DNA를 설계한 다음, 유전체를 여러 조각으로 합성해 세포에 삽입하는 방식으로 진행되었다. 세포는 새 유전체의 지시를 따라 파지를 만들어냈다.
문제의 핵심은 일부 파지 유전체의 높은 G·C 비율이다. Mycobacterium을 공격하는 파지는 약 65%가 G와 C로 구성되어 있어 전통적 합성에서 기술적 장애가 발생한다. 연구팀은 이러한 장애를 극복하는 과정을 설계해 성공을 거두었다.
연구에는 University of Pittsburgh의 Graham Hatfull과 New England Biolabs의 Greg Lohman, 그리고 Ansa Biotech가 협력했다. 논문은 Proceedings of the National Academy of Sciences에 보고되었고, 제1저자는 Hatfull 연구실의 Ching-Chung Ko다.
연구의 실용적 의미도 크다. Hatfull 연구실은 흙과 연못 등에서 수집한 28,000개의 파지를 보관하고 있으며 약 5,500개의 유전체 라이브러리를 유지한다. 합성 유전체는 임상의가 보내는 환자 샘플에 맞는 파지를 더 빠르게 찾게 하고, 많은 수의 물리적 샘플 보관 필요를 줄일 수 있다. 연구진은 언젠가 저장된 정보에서 유전체를 만드는 방식이 대량 냉동 보관을 대체할 가능성이 있다고 본다.
어려운 단어·표현
- 파지 — 박테리아 안에서 증식하는 작은 바이러스
- 유전체 — 생물 또는 바이러스의 전체 DNA 염기서열
- 합성하다 — 인위적으로 생물학적 구조나 DNA를 만들어내다합성하고, 합성해
- G·C 비율 — DNA에서 구아닌과 시토신 염기의 비율
- 극복하다 — 문제나 장애를 이겨내고 성공적으로 해결하다극복하는
- 유전체 라이브러리 — 유전체를 모아 기록한 데이터 모음
팁: 글에서 강조된 단어에 마우스를 올리거나 포커스/탭하면, 읽거나 들으면서 바로 간단한 뜻을 볼 수 있습니다.
토론 질문
- 합성 유전체가 대량 냉동 보관을 대체할 가능성에 대해 어떻게 생각하나요? 장점과 위험을 설명해보세요.
- 높은 G·C 비율 같은 기술적 장애를 극복하는 과정이 연구와 임상에 어떤 영향을 줄지 예를 들어 설명해보세요.
- 합성 유전체를 이용하면 파지 샘플 보관 방식이 어떻게 바뀔지, 실제 현장에서 어떤 변화가 예상되는지 논의해보세요.
